Atividade de aprendizagem 1 O que são árvores e o que são eixos?
Aula 5. Elementos de transmissão: mancais
5.2 Mancais de rolamento
São mancais constituídos geralmente de dois anéis concêntricos, entre os quais são colocados elementos rolantes, como esferas, roletes e agulhas.
• Classificação
Os rolamentos são classificados em rolamentos de esfera ou rolamentos
de rolos, dependendo do tipo de corpo rolante empregado para transmitir
a carga.
Os rolamentos de esferas transmitem a carga através de uma pequena área de contato, definida como um contato puntiforme com a pista, as mesmas não podem suportar cargas elevadas como os rolos, que têm um contato
linear com as pistas.
Por outro lado, o atrito de rolamento será menor num rolamento de esfera do que no rolamento de rolos. Isto implica em maiores limites de rotação e temperaturas mais baixas para os rolamentos de esferas, em comparação com os rolamentos de rolos.
Os rolamentos de rolos podem ter rolos cilíndricos, rolos abaulados ou
rolos cônicos. Os principais tipos de rolamentos de rolos têm nomes ligados
ao formato de seus corpos rolantes, ou seja, rolamento de rolos cilíndricos, rolamentos autocompensadores de rolos e rolamentos de rolos cônicos.
Figura 94 Fonte: ilustrador
• Escolha dos rolamentos
A escolha dos rolamentos é feita levando-se em consideração intensidade da carga, direção da carga, rotação etc.
Com relação à capacidade de suportar cargas, os rolamentos de esferas são usados quando houver cargas leves ou médias, e os rolamentos de rolos, quando houver cargas médias e pesadas.
Como exemplos, podemos citar:
– Cubos de rodas de motocicleta - cargas leves (1)*
– Cubos de rodas de caminhão - cargas pesadas (2)*
– Cubos de rodas de automóveis – cargas médias (3)*
(1) - Rolamentos de esferas (2) - Rolamentos de rolos
(3) - Rolamentos de esferas ou de rolos
• Capacidade de suportar carga
Com relação à sua capacidade de suportar carga, temos:
Rolamentos para carga radial
Se a carga aplicada atua predominantemente na direção perpendicular ao eixo de rotação, a carga é chamada de carga radial. Rolamentos que supor- tam esse tipo de carga são chamados de rolamentos radiais.
Figura 95 Fonte: ilustrador
Os seguintes tipos de rolamentos são utilizados principalmente para suportar cargas radiais.
– Rolamentos rígidos de esfera
– Rolamentos autocompensadores de esfera
– Rolamentos de esfera de contato angular
– Rolamentos de rolos cilíndricos
– Rolamentos autocompensadores de rolos
– Rolamentos de rolos cônicos
– Rolamentos de agulhas
– Rolamentos para carga axial
Se a carga aplicada atua predominantemente na direção longitudinal ao eixo de rotação, a carga é chamada de carga axial. Rolamentos projetados para suportar carga axial são chamados de rolamentos axiais.
Os seguintes tipos de rolamentos são especialmente utilizados para suportar carga axial.
Figura 96 Fonte: ilustrador
Figura 97 Fonte: ilustrador
– Rolamentos axiais de esfera
– Rolamentos axiais de rolos cônicos
– Rolamentos axiais de esfera de contato angular
– Rolamentos axiais de agulhas
– Rolamentos autocompensadores de rolos
– Rolamentos para cargas combinadas
Alguns rolamentos são produzidos especialmente para suportar cargas
combinadas (cargas resultantes de esforços radiais e axiais simultâneos) e,
geralmente, são a melhor opção.
Os seguintes tipos de rolamentos são especialmente produzidos para supor- tar cargas combinadas:
– Rolamentos de esfera de contato angular.
– Rolamentos axiais de esfera de contato angular.
– Rolamentos de rolos cônicos.
– Rolamentos axiais autocompensadores de rolos.
– Tipos de rolamentos
Os tipos de rolamentos são:
– Rolamentos rígidos de esferas
– Rolamentos autocompensadores de esferas
– Rolamentos de esferas de contato angular
– Rolamentos de rolos cilíndricos
– Rolamentos autocompensadores de rolo
– Rolamentos de rolos cônicos
– Rolamentos axiais de esfera
Figura 98 Fonte: ilustrador
– Rolamentos axiais de rolos cilíndricos
– Rolamentos autocompensadores de rolos abaulados
Vejamos, resumidamente, cada um deles.
(a) Rolamentos rígidos de esferas
É o mais popular de todos os rolamentos. Sua construção é simples, não separável, adequado para trabalhar em altas rotações e, em geral, requer pouca atenção em serviço. Suporta cargas radiais e axiais em ambos os sen- tidos. Pode ser encontrado com placas de proteção (sem contato) ou placas de vedação (com contato) em um ou ambos os lados.
Os rolamentos com duas placas de proteção (2Z) ou de vedação (2RS1) são fornecidos lubrificados com a quantidade de graxa correta à base de lítio, e podem ser utilizados em temperaturas de trabalho na faixa de – 30 a + 110º C. Estes rolamentos (2Z, 2RS1) não necessitam relubrificação, e não se deve lavá-los nem aquecê-los antes da montagem.
Por tratar-se de rolamentos rígidos, não oscilam lateralmente e não podem ser mantidos em caixas independentes, devem ser sempre montados em suportes integrantes de um mesmo bloco, isto é, que tenham os alojamen- tos dos rolamentos usinados simultaneamente de forma a manter sempre o mesmo alinhamento entre ambos.
(b) Rolamentos autocompensadores de esfera
O termo “autocompensador” indica que se trata de um rolamento com ca- pacidade de oscilar lateralmente para compensar desalinhamento entre o eixo e o suporte. Pode, por isso, ser montado sem problemas em caixas
Figura 99 Fonte: ilustrador
independentes. Suporta cargas radiais e, em menor grau, axiais. Podem ser montados diretamente no eixo ou com auxílio de uma bucha de fixação.
Vantagens de se utilizar bucha: o eixo não necessita de ressaltos, roscas, por- cas e nem arruelas de trava, é totalmente liso e, portanto, é de construção mais econômica. A regulagem da bucha requer atenção especial por parte do montador, pois um aperto excessivo ou insuficiente poderá vir a danificar o rolamento.
(c) Rolamentos de esferas de contato angular
O rolamento de uma carreira de esferas de contato angular tem a capacida- de de suportar elevadas cargas axiais, graças à disposição angular de suas pistas. A carga axial somente pode ser aplicada num sentido. No sentido contrário, os anéis simplesmente se desmontam.
Por este motivo, sempre devem ser utilizados dois rolamentos desse tipo num mesmo eixo: um para suportar cargas em um sentido e outro para su- portar as cargas no sentido oposto.
Figura 100 Fonte: ilustrador
Figura 101 Fonte: ilustrador
(d) Rolamentos de rolos cilíndricos
Nos rolamentos de rolos cilíndricos, os rolos são guiados axialmente por flan- ges incorporados a um dos anéis do rolamento. Um anel com os rolos e gaio- la montados entre dois flanges formam um conjunto que pode ser separado do outro anel. A característica de separabilidade deste rolamento simplifica as operações de montagem e desmontagem, e permite a livre movimenta- ção no sentido axial.
(e) Rolamentos autocompensadores de Rolos.
Princípio de aplicação idêntico ao dos rolamentos autocompensadores de esferas. Difere daqueles pelo fato de ser equipado com rolos e possuir uma capacidade de carga muito superior.
(f) Rolamentos de rolos cônicos.
Suportam elevadas cargas radiais e axiais (axiais num só sentido). Devem ser sempre montados em pares, a fim de suportar carga nos dois sentidos.
Figura 102 Fonte: ilustrador
Figura 103 Fonte: ilustrador
O anel interno, gaiolas e rolos formam um conjunto (cone) e o anel externo é independente (capa). As capacidades de carga axial e radial dos rolamentos de rolos cônicos variam bastante em função do ângulo de contato de seus rolos e pistas. Quanto maior esse ângulo, maior a capacidade de carga axial e menor a radial.
(g) Rolamentos axiais de esfera
Os rolamentos axiais de esfera são disponíveis nas construções de escora simples e escora dupla.
Os rolamentos axiais de escora de esfera simples são adequados para supor- tar cargas axiais em um sentido e podem fixar o eixo neste sentido. Eles não podem, entretanto, ficar sujeitos a cargas radiais.
Os rolamentos axiais de esfera com anéis de caixa planos não podem absor- ver qualquer desalinhamento angular que ocorra entre eixo e caixa ou erros de ângulos entre a superfície de apoio na caixa e o eixo. Os anéis de caixa esféricos são geralmente acompanhados de contraplacas esféricas e permi- tem, dessa forma, a compensação de desalinhamentos angulares do eixo em relação à superfície de apoio da caixa.
Figura 104 Fonte: ilustrador
Figura 105 Fonte: ilustrador
Os rolamentos axiais de esfera de escora dupla podem suportar cargas axiais em ambos os sentidos e, portanto, podem ser utilizados para fixar o eixo em ambos os sentidos. Eles não devem ficar sujeitos a cargas radiais. Em equi- pamentos sujeitos a reversões constantes, costuma-se colocar molas sob os anéis de caixa, isto para garantir que os anéis permaneçam unidos e centra- dos durante as mudanças de sentido da carga.
(h) Rolamentos axiais de rolos cilíndricos
Os rolamentos axiais de rolos cilíndricos proporcionam arranjos rígidos, os quais requerem um mínimo de espaço axial. Eles podem suportar altas car- gas axiais em apenas um sentido e são utilizados em aplicações onde a ca- pacidade de carga do rolamento axial de esfera é insuficiente.
Figura 106 Fonte: ilustrador
Figura 107 Fonte: ilustrador
(i) Rolamentos autocompensadores de rolos abaulados
Possuem extraordinária capacidade de carga axial e, contrariamente aos ou- tros tipos de rolamentos axiais, podem suportar cargas radiais relativamente altas. São equipados com rolos abaulados e por isso podem acomodar-se à posição do eixo. Devido à configuração de seu anel de eixo (o flange escor- regando na cabeça dos rolos) somente pode ser lubrificado a óleo.
São utilizados, com frequência, em motores verticais de grande porte, gera- dores para hidrelétricas, bases de guindastes portuários, escora de grandes parafusos sem fim etc.
Resumo
Nesta aula, continuamos a conhecer os elementos de transmissão. Trabalha- mos com os mancais. Vimos que mancais são elementos de máquinas que permitem um movimento relativo entre os componentes de uma máquina, por exemplo, os apoios de um eixo. Eles têm quatro funções principais: man- ter o alinhamento, suportar cargas, reduzir a fricção e reduzir o desgaste.
São classificados em: mancais planos ou de deslizamento e mancais de ro- lamento.
Figura 108 Fonte: ilustrador
Figura 109 Fonte: ilustrador
Os mancais planos ou de deslizamento são mancais formados por duas su- perfícies planas com movimentos relativos entre si, que podem se tocar, po- rém mais comumente são separados por uma película de lubrificante.
Os de rolamento são mancais constituídos geralmente de dois anéis con- cêntricos, entre os quais são colocados elementos rolantes, como esferas, roletes e agulhas.
Vimos que a escolha dos rolamentos é feita levando-se em consideração a intensidade da carga, a direção da carga, a rotação etc.
Estudamos, por fim, diferentes tipos de rolamentos.